CN116200681A - 一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板及其制造方法 - Google Patents
一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116200681A CN116200681A CN202310173294.7A CN202310173294A CN116200681A CN 116200681 A CN116200681 A CN 116200681A CN 202310173294 A CN202310173294 A CN 202310173294A CN 116200681 A CN116200681 A CN 116200681A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- percent
- steel
- steel plate
- rolling
- nuclear power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 134
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 134
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims description 17
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 15
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 claims description 12
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 claims description 12
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 11
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 11
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 10
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 10
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims description 9
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 7
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 claims description 5
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 abstract description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002588 FeOOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000009849 vacuum degassing Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
- C21C1/02—Dephosphorising or desulfurising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/36—Processes yielding slags of special composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/10—Handling in a vacuum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0226—Hot rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/005—Ferrite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/009—Pearlite
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板，钢板的化学成分按重量百分比计，C：0.22％～0.28％、Si：0.15％～0.35％、Mn：1.00％～1.25％、P：0.07％～0.08％、S≤0.003％、Ni：0.18％～0.30％、Cr：0.60％～0.70％、Cu：0.35％～0.50％、V：0.02％～0.03％、Al：0.015％～0.035％，其余含量为Fe和不可避免的杂质。本发明的优点是：改进合金元素，C、Si、Mn的添加作为主要的强化元素，同时添加适量的Cr、Ni、Cu实现固溶强化，特别是Cu和P联合使用时，提高钢的耐大气腐蚀性能，降低核电设备使用过程中的腐蚀速率；通过控制钢中C、Si、Mn的含量，配合加热及轧制，通过组织细化来保证钢板的强度指标，钢板经过模拟焊后热处理后仍具有良好的室温强度，钢板的组织均匀，晶粒细小，完全满足设备制造的要求。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料生产技术领域，尤其涉及一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板及其制造方法。
背景技术
核电支撑用钢作为核反应堆中压力容器、稳压器、各种管道、箱、槽、罐等重要核级设备的支撑材料起着举足轻重的作用，不仅具有设备支撑作用，同时还具备承压、抗高温等属性，应用位置极其重要，所以对钢板的综合质量及性能稳定性要求非常严格，其运行的安全、性能的稳定将直接影响到被支撑设备及整台机组的安全运行。
核电压力容器正逐步向着大型化和一体化的方向发展，就需要强度更高的支撑材料，一来可以满足压力容器的大型化；二来，可以达到减重降耗的作用。同时，钢的腐蚀是一个普遍而严重的问题，每年约有1/6年产量的钢铁材料因腐蚀而损耗。因此，防止或减缓钢铁材料在大气中的腐蚀对于节能降耗也十分重要。
在核电站中，设备的稳定性及安全性直接影响核电站的运行安全及使用寿命，需要支撑材料具备高强度、耐腐蚀、抗地震、高安全性等特点。随着科学技术的日益进步及人类对电的大力需求，使得核电设备向大型化和高参数化方向发展，提高钢材强度以减轻设备自重是达此目标的重要手段，对钢板的使用条件和环境也越来越苛刻，对钢板的性能要求也越来越高。除要求高强度外，还要求核电支撑用钢具有良好的耐大气腐蚀性能，减少支撑用钢的损耗，保证核电机组的稳定运行。
此外，大气腐蚀是钢铁材料的主要破坏形式之一。因防蚀措施所产生的费用在工程投资中也占了相当的比例。所以减少钢铁的腐蚀具有重要的经济效益。采用不锈钢虽然能有效防止腐蚀，但成本一般难以承受，其焊接、加工以及综合性能也无法满足各种工程的需要。因此，采用耐大气腐蚀材料可实现钢材寿命成倍增加和总体成本降低，具有环境负担小、综合性能、使用性能高的优点。
目前国内外对核电用钢已形成较多专利，与本发明相关的主要包括以下几项：
公开号为CN1986864A的中国发明专利公开了“一种高强度低合金耐大气腐蚀钢及其生产方法”，主要涉及一种高强度耐大气腐蚀钢及其生产方法，其成分范围为：C：0.05％～0.10％、Si：≤0.75％、Mn：1.0％～1.6％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、Al：0.01％～0.05％、Cu：0.20％～0.55％、Cr：0.20％～0.45％、Ni：0.12％～0.40％、Ca：0.001％～0.006％、N：0.001％～0.006％、此外还含有Nb≤0.07％、Ti≤0.025％、Mo≤0.35％中的两种或两种以上，余量为铁和不可避免的杂质元素。生产方法为采用常规冶炼工艺，钢坯在1200℃以上再加热后，采用两阶段控制轧制，在950℃以上开始精轧，累计压下率≥80％，精轧终轧温度低于880℃，以5～15℃/s的冷却速率冷却到400℃至700℃卷取，再空冷到室温。该发明采用控轧控冷方式生产，生产周期短、生产方法简单。该钢除具备高强度、高耐大气腐蚀性能外，还具有优良的低温冲击性能和良好的焊接、冷弯等加工性能。但该发明制造的最大厚度仅为16mm，并且对钢板在模拟焊后热处理后的常温力学性能未关注。
公开号为CN101503782A的中国发明专利公开了“高强度耐大气腐蚀钢及其生产方法”，主要涉及高强度耐大气腐蚀钢及其生产方法，其化学成分的重量百分比为：C：≤0.12％、Si：≤0.75％、Mn：≤1.50％、P：≤0.025％、S：≤0.008％、Cr：0.30％～1.25％、Ni：0.12％～0.65％、Cu：0.20％～0.55％、Ti：0.006％～0.02％、0.09％＜V～0.15％、N：0.01％～0.02％、Nb：0.015％～0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质。该发明高强度耐大气腐蚀钢具有高强度、高韧性、高塑性、有明显的屈服点等优良的综合性能；采用常规冶炼工艺，加热温度为1230～1260℃，终轧温度为875～910℃，卷取温度为580～620℃。但该发明制造的钢材厚度并未在发明中明确，同时钢中添加Nb、Ti等贵重金属，增加生产成本，此外，该发明中未提及钢的耐大气腐蚀性能。
公开号为CN111394651A的中国发明专利公开了“耐大气腐蚀的核电重型支撑设备用钢及其生产方法”，钢的化学成分质量百分比为C＝0.06～0.18，Si＝0.15～0.45，Mn＝0.8～1.30，P≤0.012，S≤0.005，Alt＝0.010～0.050，Nb＝0.010～0.040，V＝0.010～0.050，Ni＝0.2～0.45，Cu＝0.20～0.40，Ti＝0.010～0.020，Cr＝0.40～0.60，其余为Fe和不可避免的杂质，钢耐大气腐蚀指数I≥6.0。工艺步骤包括转炉冶炼、LF精炼、真空脱气处理、连铸、板坯加热、轧制、淬火+回火热处理。该发明的晶粒度在9级以上，-18℃横向冲击平均值≥34J，可以应用于核电项目重型支撑设备。该发明添加了Nb、V、Ti微合金设计，同时采用调质热处理工艺，大大增加了生产成本，并且未提供耐大气腐蚀性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板及其制造方法，通过控制钢中C、Si、Mn的含量，通过添加Cr、Ni、Cu实现固溶强化的作用，特别是Cu和P联合使用，提高钢的耐大气腐蚀性能，满足核电机组核级关键设备支撑用钢的需求。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板，核电支撑钢板的化学成分按重量百分比计，C：0.22％～0.28％、Si：0.15％～0.35％、Mn：1.00％～1.25％、P：0.07％～0.08％、S≤0.003％、Ni：0.18％～0.30％、Cr：0.60％～0.70％、Cu：0.35％～0.50％、V：0.02％～0.03％、Al：0.015％～0.035％，其余含量为Fe和不可避免的杂质。
钢板成分主要作用为：
C：是决定钢材机械性能最主要的元素；C在钢中以间隙固溶或碳化物形式存在，除了起固溶强化的作用，还通过形成细小的碳化物，细化晶粒，在变形时会对位错滑移产生强烈的阻碍，进而大大提高钢的强度；钢中C含量设计为0.22％～0.28％。
Si：主要作为还原剂和脱氧剂在钢中存在，同时能够提高钢的强度，改善局部腐蚀抗力，是钢中强化元素之一；Si含量为0.15％～0.35％。
Mn：是良好的脱氧剂和脱硫剂，它能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能；同时，锰和铁在钢中形成固溶体，起到固溶强化的作用，能有效提高钢板的强度，同时锰在钢中由于降低临界转变温度，起到细化晶粒的作用，也间接地起到提高钢的强度作用；钢中Mn含量控制在1.00％～1.25％。
P：是提高钢耐大气腐蚀性能最有效的合金元素之一，它在钢中有助于在钢表面形成均匀的FeOOH锈层，促进生成致密保护膜，使钢内部免遭大气腐蚀；同时P在钢中固溶强化作用强，能提高钢的强度；但P含量过高，也易于在钢中加剧中心偏析及中心疏松的产生；钢中P含量控制在0.07％～0.08％。
S：使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在轧制时造成裂纹，同时对焊接性能也不利，还会降低钢的耐腐蚀性；因此对S控制在S≤0.003％。
Ni：在钢种不形成碳化物，主要通过固溶起到强化作用，它可阻止高温时晶粒的增长，仍可保持细晶粒组织；同时Ni有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力；但由于镍是较稀缺的资源，钢中Ni含量控制为0.18％～0.30％。
Cr：可以提高钢的强度和硬度，在低碳合金钢中，能够提高碳化物的热力学稳定性；Cr促使钢的表面形成钝化膜，又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性；但Cr还会显著提高钢的脆性转变温度，造成生产成本大幅度提高；钢中Cr含量控制为0.60％～0.70％。
Cu：能提高钢的强度，还可以改善钢液的流动性，有利于钢坯的均匀性；同时适量的Cu，特别当和P联合使用时，可提高钢的耐大气腐蚀性能；含Cu量较高时将导致钢具热脆性，而使热轧加工困难；钢中Cu含量控制在0.35％～0.50％。
V：与C有很强的结合力，在钢种易形成细小的颗粒碳化物，起到细化晶粒、提高晶粒粗化温度的作用，而且可以通过沉淀析出和细化晶粒起到显著的强化效果；钢中加入V的范围为0.02％～0.03％。
Al：是钢中的主要脱氧元素还有利于细化晶粒，Al还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，与Cr、Si合用，可显著提高钢的耐高温腐蚀的能力；但是Al含量过高，不仅作用效果不明显，还会容易导致钢中夹杂物增多；钢中Al含量控制为0.015％～0.035％。
核电支撑钢板的性能为：屈服强度为＞400MPa，抗拉强度为＞540MPa；钢的耐大气腐蚀指数I＞6.9。
一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板的制造方法，制造方法为铁水脱硫→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→加热→轧制→冷却，控制过程如下：
1)铁水脱硫至转炉冶炼：
造渣材料采用轻烧白云石38～45kg/t和轻烧镁球20～25kg/t，不加石灰；终渣碱度控制在1.8～2.2，炉渣MgO含量11％～15％，转炉出钢温度控制在1685～1700℃；
2)炉外精炼：
开启底吹氩气，使钢水中夹杂充分上浮排除，进入RH前保证钢包静吹氩时间≥5min，之后进行RH真空处理，温度达到1550～1570℃出钢；
3)连铸：
浇注温度为1530～1540℃，中间包过热度为10～30℃；连铸末端采用电磁搅拌方式，拉速控制在0.9～1.5m/min，连铸坯下线后堆垛缓冷＞48h；连铸坯厚度为200～300mm；
4)加热及轧制：铸坯加热温度控制在1150～1200℃，铸坯出炉后进行高压水除鳞；采用再结晶区和未再结晶区两阶段控制轧制，在再结晶区轧制，采用低辊速，辊速控制在1～1.5m/s，各道次压下率控制在15％以上，终轧温度≥1030℃，未再结晶区轧制总压下率控制在60％以上，温度控制在840～880℃；
5)冷却：轧制成品钢板厚度为10～100mm：厚度为10～25mm的钢板，轧后采用自热然冷却；厚度＞25mm的钢板，轧后需进行缓冷，进入缓冷罩的温度≥400℃，缓冷＞24h出罩。
RH真空处理，真空度＜0.2kPa，真空保持时间≥15min。
铁水脱硫采用铁水深脱硫处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.采用连铸坯生产，轧制后的钢板厚度为10～100mm，替代了国内特厚压力容器支撑用钢的模铸生产模式，生产工艺简单，无需热处理，降低生产成本；
2.虽然Mo用于提高钢的淬透性和回火稳定性，但是本发明不用调质热处理；虽然Mo用于提高钢的高温性能，而本发明不涉及高温性能；因此无需添加Mo成分，实现降低生产成本；
3.改进合金元素，C、Si、Mn的添加作为主要的强化元素，同时添加适量的Cr、Ni、Cu实现固溶强化，特别是Cu和P联合使用时，提高钢的耐大气腐蚀性能，降低核电设备使用过程中的腐蚀速率；
4.通过控制钢中C、Si、Mn的含量，配合加热及轧制，通过组织细化来保证钢板的强度指标，钢板经过模拟焊后热处理后仍具有良好的室温强度，钢板的组织均匀，晶粒细小，完全满足设备制造的要求。
附图说明
图1是实施例的铁素体和珠光体的金相组织图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板，核电支撑钢板的化学成分按重量百分比计，C：0.22％～0.28％、Si：0.15％～0.35％、Mn：1.00％～1.25％、P：0.07％～0.08％、S≤0.003％、Ni：0.18％～0.30％、Cr：0.60％～0.70％、Cu：0.35％～0.50％、V：0.02％～0.03％、Al：0.015％～0.035％，其余含量为Fe和不可避免的杂质；核电支撑钢板的性能为：屈服强度为＞400MPa，抗拉强度为＞540MPa；钢的耐大气腐蚀指数I＞6.9。
一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板的制造方法，制造方法为铁水脱硫→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→加热→轧制→冷却，控制过程如下：
1)铁水脱硫至转炉冶炼：
铁水脱硫采用铁水深脱硫处理，即为采用脱硫剂(Mg+石灰粉，比例为1：4)，用量9kg/t，可将铁水中S含量降低至0.002％以下；造渣材料采用轻烧白云石38～45kg/t和轻烧镁球20～25kg/t，不加石灰；终渣碱度控制在1.8～2.2，炉渣MgO含量≥11％～15％，转炉出钢温度控制在1685～1700℃。
理由如下：适量的MgO有利于炉况的顺利进行，保证冶炼稳定；由于本发明设计P含量较高，需严格控制熔池温度、终渣碱度(终渣碱度受造渣材料影响)以及炉渣MgO含量，为了提高转炉终点钢水P含量，同时防止高温下炉衬的侵蚀，转炉出钢温度控制在1685-1700℃。
2)炉外精炼：
开启底吹氩气，使钢水中夹杂充分上浮排除，进入RH前保证钢包静吹氩时间≥5min，之后进行RH真空处理，真空度＜0.2kPa，真空保持时间≥15min，温度达到1550～1570℃出钢。
理由如下：开启底吹氩气，使钢水中夹杂充分上浮排除，保证钢水的纯净度；出钢温度过高会增加钢中氧含量，降低合金的收得率，降低转炉炉龄，同时使得钢水中夹杂物增加，不利于钢板综合质量，此外，生产成本较高；出钢温度过低不利于浇注，会造成断浇。
3)连铸：
浇注温度为1530～1540℃，中间包过热度为10～30℃；连铸末端采用电磁搅拌方式，拉速控制在0.9～1.5m/min，连铸坯下线后堆垛缓冷＞48h；连铸坯厚度为200～300mm。
理由如下：浇注温度依据出钢温度制定，温度过高会加剧对炉衬耐火材料的侵蚀，使得钢中外来夹杂增加，恶化钢质，温度过低会造成钢水流动性差，产生表面缺陷，严重导致断流；拉速的不合理控制，会导致结晶器液面不稳，增加卷渣几率，影响铸坯质量，会产生凹坑、裂纹、气孔等缺陷。
4)加热及轧制：铸坯加热温度控制在1150℃～1200℃，铸坯出炉后进行高压水除鳞；采用再结晶区和未再结晶区两阶段控制轧制，在再结晶区轧制，采用低辊速，辊速控制在1～1.5m/s，各道次压下率控制在15％以上，终轧温度≥1030℃，未再结晶区轧制总压下率控制在60％以上，温度控制在840～880℃。
理由如下：铸坯加热温度过低，无法保证钢坯烧透，加热温度过高，会产生严重的氧化铁皮，增加烧损，影响表面质量；轧制辊速过快会导致铸坯咬入轧辊困难，轧制压力小，过慢会导致铸坯温降增大，增加轧机的负荷；轧制过程中温度控制是为了保证钢板获得均匀、细化的组织，以此保证最终获得优异的综合力学性能。
5)冷却：轧制后的钢板厚度为10～100mm，厚度为10～25mm的钢板，轧后采用自热然冷却；厚度＞25mm的钢板，轧后需进行缓冷，进入缓冷罩的温度≥400℃，缓冷24h后出罩。理由为：为了防止钢板温降过快而导致裂纹的产生。
轧制后的钢板厚度为10～100mm，替代了国内特厚压力容器支撑用钢的模铸生产模式，核电站中的一些特厚和超厚的钢板通常均采用大钢锭锻造来生产，这种工艺存在弊端：大钢锭内部存在严重的化学成分偏析、晶粒组织粗大、非金属夹杂物超标的情况，制造后的设备经常因材料本身的不均匀性的遗传效应导致设备材料的性能不合格，这一问题严重影响设备的制造周期和稳定性，请见公开号为CN103882333B的“一种620MPa级核一级设备用钢及其制造方法”和公开号为CN109694984B的“一种特厚核反应堆安全壳闸门用钢及其制造方法”。
见图1，为采用本发明的制造方法生产的钢板的显微组织照片，生产的钢板的组织均匀，晶粒细小，表明工艺性能优良，满足设备制造的要求。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
实施例1-10的钢冶炼化学成分，单位为％，见表1所述。
表1：
| 实施例 | C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | Cu | V | Al |
| 1 | 0.25 | 0.15 | 1.05 | 0.076 | 0.0010 | 0.22 | 0.62 | 0.36 | 0.025 | 0.015 |
| 2 | 0.26 | 0.28 | 1.22 | 0.078 | 0.0007 | 0.25 | 0.65 | 0.35 | 0.020 | 0.018 |
| 3 | 0.28 | 0.30 | 1.15 | 0.075 | 0.0009 | 0.20 | 0.68 | 0.45 | 0.027 | 0.020 |
| 4 | 0.22 | 0.24 | 1.18 | 0.077 | 0.0010 | 0.28 | 0.64 | 0.36 | 0.025 | 0.025 |
| 5 | 0.24 | 0.22 | 1.08 | 0.075 | 0.0009 | 0.20 | 0.65 | 0.42 | 0.030 | 0.030 |
| 6 | 0.27 | 0.35 | 1.20 | 0.072 | 0.0006 | 0.24 | 0.66 | 0.48 | 0.028 | 0.032 |
| 7 | 0.22 | 0.26 | 1.25 | 0.074 | 0.0007 | 0.18 | 0.60 | 0.50 | 0.022 | 0.029 |
| 8 | 0.24 | 0.18 | 1.12 | 0.078 | 0.0005 | 0.26 | 0.70 | 0.40 | 0.030 | 0.026 |
| 9 | 0.23 | 0.20 | 1.02 | 0.080 | 0.0010 | 0.26 | 0.66 | 0.48 | 0.026 | 0.035 |
| 10 | 0.26 | 0.32 | 1.16 | 0.072 | 0.0007 | 0.30 | 0.65 | 0.45 | 0.022 | 0.016 |
实施例1-10的冶炼工艺的制造过程，见表2所述。
表2：
实施例1-10的轧制工艺的制造过程，见表3所述。
表3：
实施例1-10的钢板拉伸力学性能结果，见表4所述。
表4：
Claims (5)
1.一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板，其特征在于，所述的核电支撑钢板的化学成分按重量百分比计，C：0.22％～0.28％、Si：0.15％～0.35％、Mn：1.00％～1.25％、P：0.07％～0.08％、S≤0.003％、Ni：0.18％～0.30％、Cr：0.60％～0.70％、Cu：0.35％～0.50％、V：0.02％～0.03％、Al：0.015％～0.035％，其余含量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板的制造方法，其特征在于，所述的核电支撑钢板的性能为：屈服强度为＞400MPa，抗拉强度为＞540MPa；钢的耐大气腐蚀指数I＞6.9。
3.根据权利要求1或2所述的一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板的制造方法，其特征在于，所述的制造方法为铁水脱硫→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→加热→轧制→冷却，控制过程如下：
1)铁水脱硫至转炉冶炼：
造渣材料采用轻烧白云石38～45kg/t和轻烧镁球20～25kg/t，不加石灰；终渣碱度控制在1.8～2.2，炉渣MgO含量11％～15％，转炉出钢温度控制在1685～1700℃；
2)炉外精炼：
开启底吹氩气，使钢水中夹杂充分上浮排除，进入RH前保证钢包静吹氩时间≥5min，之后进行RH真空处理，温度达到1550～1570℃出钢；
3)连铸：
浇注温度为1530～1540℃，中间包过热度为10～30℃；连铸末端采用电磁搅拌方式，拉速控制在0.9～1.5m/min，连铸坯下线后堆垛缓冷＞48h；连铸坯厚度为200～300mm；
4)加热及轧制：铸坯加热温度控制在1150～1200℃，铸坯出炉后进行高压水除鳞；采用再结晶区和未再结晶区两阶段控制轧制，在再结晶区轧制，采用低辊速，辊速控制在1～1.5m/s，各道次压下率控制在15％以上，终轧温度≥1030℃，未再结晶区轧制总压下率控制在60％以上，温度控制在840～880℃；
5)冷却：轧制成品钢板厚度为10～100mm：厚度为10～25mm的钢板，轧后采用自然冷却；厚度＞25mm的钢板，轧后需进行缓冷，进入缓冷罩的温度≥400℃，缓冷＞24h出罩。
4.根据权利要求3所述的一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板的制造方法，其特征在于，所述的RH真空处理，真空度＜0.2kPa，真空保持时间≥15min。
5.根据权利要求3所述的一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板的制造方法，其特征在于，所述的铁水脱硫采用铁水深脱硫处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310173294.7A CN116200681B (zh) | 2023-02-28 | 2023-02-28 | 一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310173294.7A CN116200681B (zh) | 2023-02-28 | 2023-02-28 | 一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板及其制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116200681A true CN116200681A (zh) | 2023-06-02 |
| CN116200681B CN116200681B (zh) | 2023-12-15 |
Family
ID=86510866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310173294.7A Active CN116200681B (zh) | 2023-02-28 | 2023-02-28 | 一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116200681B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN85107749A (zh) * | 1985-10-19 | 1986-07-23 | 鞍山钢铁公司 | 耐磨耐蚀低合金轻轨钢 |
| CN103562426A (zh) * | 2011-05-19 | 2014-02-05 | 新日铁住金株式会社 | 非调质钢以及非调质钢部件 |
| JP2015025162A (ja) * | 2013-07-25 | 2015-02-05 | 大同特殊鋼株式会社 | フェライト・パーライト型非調質鋼 |
| CN109023112A (zh) * | 2018-09-28 | 2018-12-18 | 邢台钢铁有限责任公司 | 高强度耐大气腐蚀冷镦钢及其制备方法 |
| CN112662947A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-16 | 首钢集团有限公司 | 一种耐工业大气腐蚀用钢及其制备方法 |
-
2023
- 2023-02-28 CN CN202310173294.7A patent/CN116200681B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN85107749A (zh) * | 1985-10-19 | 1986-07-23 | 鞍山钢铁公司 | 耐磨耐蚀低合金轻轨钢 |
| CN103562426A (zh) * | 2011-05-19 | 2014-02-05 | 新日铁住金株式会社 | 非调质钢以及非调质钢部件 |
| JP2015025162A (ja) * | 2013-07-25 | 2015-02-05 | 大同特殊鋼株式会社 | フェライト・パーライト型非調質鋼 |
| CN109023112A (zh) * | 2018-09-28 | 2018-12-18 | 邢台钢铁有限责任公司 | 高强度耐大气腐蚀冷镦钢及其制备方法 |
| CN112662947A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-16 | 首钢集团有限公司 | 一种耐工业大气腐蚀用钢及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116200681B (zh) | 2023-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110438414A (zh) | 一种消除超宽幅铁素体不锈钢中厚板表面裂纹的方法 | |
| CN109136738B (zh) | 一种高强度耐低温船体结构钢板及其制备方法 | |
| CN109536846B (zh) | 屈服强度700MPa级高韧性热轧钢板及其制造方法 | |
| JP2023528422A (ja) | 極地海洋工事用鋼板及びその製造方法 | |
| CN108929986B (zh) | 一种高强度耐磨汽车制动用热轧钢板及其生产工艺 | |
| CN104694822A (zh) | 一种屈服强度700MPa级高强度热轧钢板及其制造方法 | |
| CN112251672B (zh) | 焊接性能优良的低屈强比eh690钢板及其制造方法 | |
| CN113846260B (zh) | 一种工程机械用高强度钢板的生产方法 | |
| CN112981232B (zh) | 一种连铸坯成材低压缩比高探伤质量要求的12Cr2Mo1VR钢板及生产工艺 | |
| EP4310216A1 (en) | Steel for high-temperature carburized gear shaft and manufacturing method for steel | |
| CN113403550A (zh) | 高塑性耐疲劳的冷轧热镀锌dh1180钢板及制备方法 | |
| CN112251670A (zh) | 一种延伸性能良好的690MPa级钢板及其制造方法 | |
| CN103361552A (zh) | V-N微合金化460MPa级厚板及其制造方法 | |
| CN113957359A (zh) | 高强度汽车车轮用钢及其制备方法 | |
| CN112522592B (zh) | 一种高强薄规格耐火耐候钢板/带及其生产方法 | |
| CN115522129B (zh) | 330MPa级宽幅薄规格高质量热轧搪瓷钢及生产方法 | |
| CN108315645B (zh) | 一种耐磨钢及其生产工艺 | |
| CN116200681B (zh) | 一种高强度耐大气腐蚀的核电支撑用钢板及其制造方法 | |
| CN110616375A (zh) | 含铌钒550MPa级厚规格耐候钢及其生产方法 | |
| CN112522578A (zh) | 一种薄规格耐火耐候钢板/带及其制造方法 | |
| CN117248167B (zh) | 耐腐蚀工字钢及其生产方法 | |
| CN114875309B (zh) | 一种厚规格高强度核反应堆安全壳用钢及其制造方法 | |
| CN116875900B (zh) | 船用抗海水腐蚀疲劳性能优异的800MPa级钢板及其制造方法 | |
| CN115369329B (zh) | 一种宽幅薄规格高表面质量热轧深冲搪瓷钢及生产方法 | |
| CN115386802B (zh) | 一种10.9级大规格风电螺栓用非调质钢及其生产方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |